近年来，光催化材料在环境净化领域的研究和应用，引起了人们广泛的关注，其中研究最多的光催化材料为TiO2，由于它价廉、性能高以及安全性，在大气/水污染净化治理等环保领域的应用最具潜力而成为研究焦点。然而TiO2存在光子利用率低、光生电子空穴对复合迅速等缺点，限制了实际应用，需进一步改善。本文研究目的是制备高活性光催化剂，从两个方面着手:提高光生电子空穴对的利用率，采用稀土元素La掺杂和La，F共掺杂对TiO2结构进行控制;提高光催化剂对太阳能的利用，制备了一种圆环结构的可见光型光催化剂BiOI。本论文采用了新颖简易的制备方法，制备得到的3种光催化剂具体如下:①镧掺杂改性TiO2(下文中以“La-TiO2”表示)粉体;②镧氟共掺杂改性TiO2(下文中以“(La，F)-TiO2”表示）粉体;③微米圆环碘氧化铋(BiOI)粉体，并详细讨论了它们的结构和光催化性能的关系。　　超憎水材料表面几乎不粘水，水珠能立即滚落同时带走表面的污染物，从而起到自清洁和防雾的效果，目前同时具有光催化和超憎水的多功能薄膜，在自清洁玻璃如建筑物、汽车和光伏等领域应用前景大，本论文制备了CNTs/TiO2光催化超憎水透明多功能性复合薄膜，并研究了它们的结构和光催化超憎水性能之间的关系。　　本文的主要研究内容简要如下:　　(1) La-TiO2光催化粉体　　以钛酸纳米管为前驱体，通过引入稀土金属元素La，采用水热法制备了La-TiO2光催化粉体。与未掺杂TiO2对比，La-TiO2粉体增加了表面缺陷/氧缺陷，表面缺陷能够吸附氧气形成O-基团，进行空穴捕获，抑制了载流子的再复合，显著提高了光催化活性。　　(2)(La，F)-TiO2光催化粉体　　以钛酸纳米管为前驱体，通过La、F共掺的水热合成方法，成功制备了具有高光催化活性的、结晶-无序核-壳结构锐钛矿相(La，F)-TiO2粉体。表面的无序壳是由(La，F)共掺，La3+占据晶格间隙，F-取代晶格中O2-位置而形成。无序表面壳层引起能带弯曲，能够有效地捕获光生空穴，结晶-无序核-壳结构(La，F)-TiO2在紫外光照射下降解甲基橙，显示了高的光催化活性。这是合成结晶-无序核-壳结构锐钛矿相TiO2光催化剂的一种新途径。　　(3)可见光反应型BiOI光催化粉体　　用乙醇-油酸的混合溶剂为反应媒介，通过一步水热法合成了由纳米片组装而成的BiOI微米圆环。同样实验条件下，当不含油酸时，仅得到BiOI微米片。在乙醇-油酸混合溶剂的反应体系中，油酸起着诱导作用，油酸中的羧酸基团可以与Bi离子发生相互作用形成复合物(-COO--Bi3+)，该复合物通过吸附在BiOI晶核的晶面，控制BiOI的定向生长，从而诱导纳米片组装形成圆环。实验制备的微米圆环状结构BiOI与微米片状结构BiOI相比，可见光催化活性提高了30％。该实验呈现了一种新的、简单的制备微米圆环的方法。　　(4)光催化超憎水透明多功能性CNTs/TiO2复合薄膜　　使用液相沉积法，沉积液中添加CNTs分散液，在玻璃基板上制备了CNTs/TiO2光催化超憎水透明复合功能薄膜。550nm波长时透过率达到79％，接触角达到160±3°，滚动角小于2°;另外，紫外光照射下降解亚甲基蓝溶液时，CNTs/TiO2薄膜的光催化效果是纯TiO2薄膜的1.6倍。该薄膜的微观形貌观察表明，高分散、大小均匀的TiO2纳米颗粒沿着纳米管生长，负载在碳纳米管表面，CNTs与TiO2之间形成了Ti-O-C化学键合，Ti-O-C化学键合起到桥梁作用，促进CNTs和TiO2的相互沉积，使CNTs和TiO2组装形成复合物，最终形成了微米/纳米粗糙的层次结构。这种通过Ti-O-C化学键合桥梁组装机理的发现，是一种新型制备多功能复合薄膜的方法。